最新消息顯示，幾乎不可破解的量子互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)正在接近現(xiàn)實(shí)，因?yàn)橹袊?guó)、美國(guó)和荷蘭的研究團(tuán)隊(duì)幾乎同時(shí)獨(dú)立取得了突破。
同行評(píng)議雜志《自然》周三發(fā)表了其中兩項(xiàng)研究，稱(chēng)在三個(gè)實(shí)際城市進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是迄今為止最先進(jìn)的量子互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演示。每個(gè)團(tuán)隊(duì)都使用數(shù)十公里長(zhǎng)的光纖在城市環(huán)境中建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)基于糾纏的量子現(xiàn)象，使一對(duì)分離的光子在時(shí)間和空間上能保持緊密的聯(lián)系。
利用糾纏的能力被視為邁向量子互聯(lián)網(wǎng)的重要一步，它可以使任何兩個(gè)用戶(hù)建立幾乎牢不可破的加密密鑰來(lái)保護(hù)敏感信息。
由中國(guó)“量子之父”潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)研究人員將這一成就描述為向更大規(guī)模實(shí)驗(yàn)過(guò)渡的“關(guān)鍵里程碑”。荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的物理學(xué)家漢森是這篇論文的第一作者，他說(shuō):“這一步現(xiàn)在已經(jīng)真正走出了實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用。”
由物理學(xué)家盧金領(lǐng)導(dǎo)的哈佛大學(xué)研究小組表示，實(shí)現(xiàn)實(shí)用的遠(yuǎn)距離量子通信的“關(guān)鍵挑戰(zhàn)”是“涉及通過(guò)光纖基礎(chǔ)設(shè)施連接的量子存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的強(qiáng)大糾纏”。
美國(guó)研究人員表示，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含量子比特(計(jì)算機(jī)比特的量子版本)，由0或1表示的基本信息單位，也可以以第三種組合狀態(tài)存在——它們通過(guò)“光子通道”進(jìn)行通信。
雖然每個(gè)團(tuán)隊(duì)都通過(guò)使用光纖電纜在接收節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間建立安全連接來(lái)展示量子糾纏，但方法卻不同。
美國(guó)研究人員利用35公里長(zhǎng)的光纖環(huán)路連接了位于馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學(xué)實(shí)驗(yàn)室并排放置的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，該光纖環(huán)路延伸至波士頓。
中國(guó)團(tuán)隊(duì)在合肥周?chē)娜切尉W(wǎng)絡(luò)中設(shè)置了三個(gè)節(jié)點(diǎn)——Alice、Bob 和 Charlie，中間有一個(gè)中央服務(wù)器實(shí)驗(yàn)室，它們之間的距離約為10公里。
在荷蘭，從代爾夫特到海牙共鋪設(shè)了25公里的光纖，用中間的服務(wù)器連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)論文，潘和他的研究人員實(shí)施了一個(gè)單光子方案，使用銣原子集合中編碼的量子比特，從每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)光子到服務(wù)器進(jìn)行糾纏。中國(guó)研究人員表示，如果兩個(gè)光子精確地同時(shí)到達(dá)服務(wù)器，就會(huì)達(dá)到糾纏態(tài)。
潘建偉表示，他的團(tuán)隊(duì)希望在2020年之前，利用大約10個(gè)節(jié)點(diǎn)，在1000公里長(zhǎng)的光纖上建立糾纏。
美國(guó)研究小組沒(méi)有依賴(lài)于原子集合，而是使用了金剛石裝置，用硅原子代替了碳原子。盧金說(shuō)：“我們約等于把兩臺(tái)小型量子計(jì)算機(jī)糾纏在了一起?！?/p>
在美國(guó)的實(shí)驗(yàn)中，單個(gè)光子被發(fā)送到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在那里它與硅原子糾纏，由于光已經(jīng)與第一個(gè)節(jié)點(diǎn)糾纏在一起，它可將這種糾纏轉(zhuǎn)移到第二個(gè)節(jié)點(diǎn)。
荷蘭研究人員采用了與美國(guó)同行類(lèi)似的方法，將氮原子嵌入鉆石晶體中。
《自然》雜志指出，中國(guó)和荷蘭的方法依賴(lài)于光子到達(dá)中央服務(wù)器的極其精確的時(shí)間，需要一定程度的微調(diào)，而美國(guó)研究人員的方法則不需要。
不過(guò)中國(guó)科技大學(xué)的一份報(bào)告稱(chēng)，中國(guó)研究人員的方法比美國(guó)同行實(shí)現(xiàn)了“兩個(gè)數(shù)量級(jí)”的糾纏效率。
展示城市節(jié)點(diǎn)之間的糾纏是一項(xiàng)重大成就。奧地利因斯布魯克大學(xué)的物理學(xué)家諾瑟普表示：“這些實(shí)驗(yàn)是迄今為止最先進(jìn)的演示，證明了開(kāi)發(fā)量子互聯(lián)網(wǎng)所需的技術(shù)?！?/p>
